PEMODELAN DUA DIMENSI DAN EKSPERIMENTAL PENGOLAHAN EMISI GAS BUANG DENGAN KONTAKTOR MEMBRAN

Abstract

Kandungan S02 dan NO2 pada gas buang dapat menimbulkan masalah path lingkungan. Sementara itu proses-proses konvensional yang diterapkan selama ini masih mempunyai kelemahan-kelemahan yang mengurangi kinerja proses pengolahan gas buang tersebut. Dalam penelitlan ini akan dikembangkan metode berbasiskan membran untuk mengatasi kelemahan-kelemahan proses konvensional. Untuk mengetahui fenomena yang terjadl di dalam membran, perlu dilakukan penelitian yang bersifat mikroskopis. Namun penelitian mikroskopis memerlukan peralatan yang sangat rumit dan harganya mahal. Berdasarkan pada keterbatasan ini, diperlukan suatu pemodelan kontaktor membran yang dapat menjelaskan fenomena dalam kontaktor membran. Penelitian ini akan difokuskan pada pemodelan kontaktor membran yang lebih komprehensif yaitu pemodelan dua dimensi dan eksperimen. Eksperimen diperlukan untuk validasi hash pemodelan yang dilakukan. Secara umum tujuan penelitian ini adalah mengembangkan metode berbasiskan membran menggunakan kontaktor membran untuk pengolahan gas buang. Secara khusus, tujuan penelitian ini adalah menyusun suatu model dua dimensi kontaktor membran untuk pengolahan gas buang, menentukan profil distribusi aliran sepanjang fiber, menentukan profil distribusi konsentrasi sepanjang fiber, menentukan panjang fiber efektif yang digunakan sebagal kontaktor membran dan desain modul membran yang sesual untuk kontaktor membran. Penelitian ini dilakukan dengan beberapa tahap yaitu penentuan koefisien perpindahan massa, penyusunan model kontaktor membran, penyelesaian model kontaktor membran, eksperimen dan analisis hasll dan simulasi. Koefisien perpindahan massa dihitung dengan mempertimbangkan tahanan pada fasa gas, fasa cair dan tahanan pada membran. Penyelesaian model dilakukan dengan metode numerik. Eksperimen dan analisis hasil digunakan sebagaj validasi model. Dad hash pemodelan perpindahan perpindahan massa dapat disimpulkan bahwa pada kondisi percobaan (Temperatur 27°C, tekanan 0,89 bar) ordinary molecular diffusion dan Oust Knudsen harus diperhitungkan. Pemodelan perpindahan massa menggunakan korelasl Semmens menunjukkan adanya kesesualan dengan hasil percobaan. Secara umum, peningkatan laju alir gas akan meningkatkan besarnya fluks permeasi S02. Pada rentang konsentrasi sorben 0,15N- 0,39N, hambatan akibat reaksi pada fasa cair dapat diabaikan dan ada batasan maksimal fluks yang dapat dicapai. Pemodelan dua dimensi terhadap kontaktor membran menunjukkan bahwa pemodelan kontaktor membran dengan asumsi membran dianggap sebagai silinder porous lebih sesuai dengan pendekatan model Brinkman-Darcy. Dad hasil pemodelan tersebut dapat ditentukan panjang fiber yang efektif untuk kondisi penelitian ini yaitu dengan fiber sepanjang 0.19 m. TWO DIMENSIONAL MODEL AND EXPERIMENTAL OF FLUE GAS CLEANING BY MEMBRANE CONTACTOR L. auction, N. Aryantl dan D. H. Wardhani Year : 2004, Number of page: 35 SO2 and NO2 content of flue gas is the main source of environmental problems. Meanwhile, the application of conventional processes have several limitations that reduce the flue gas cleaning performance. In this research, membrane based process to solve conventional process limitations was developed. In order to understand the phenomena Inside membrane, the microscopic research should be conducted. However, the microscopic research require sophisticated instrumentation and high cost. Based on this limitation, modeling of membrane contactor is necessary in order to understand the membrane phenomena. This research focused on more comprehensive model that is two dimensional model and experimental. The experiment is required to validate the model prediction. In general, the aim of the research is to develop membrane based process using a membrane contactor for flue gas cleaning Spesifically, the objective of the research are to arrange a two dimensional model of membrane contactor for flue gas cleaning, to consider profile of velocity distribution along fiber length, profile of concentration distribution along fiber length, effective fiber length and module design of membrane contactor. The research was divided into several steps, that are th consoderatiom of mass trasfer coefficient, the arrangement of membrane contactor models, the solution of membrane contactor models, experiments and analysis, and simulation. Mass transfer coefficient was calculated by considering resistance at gas phase, liquid phase and membrane. The solution of model was carried out using numerical method. Experiment and analysis was usedin order to validate the model. From the mass transfer model, it is concluded that at Temperature of 27°C and pressure of 0.89 bar, both ordinary molecular diffusion and Knusen difusion must be considered. Mass transfer model by Semmens correlation shown the suitable result compared to the experiment. In general, the increase of gas flow rate result on the higher flux of $02. At sorben concentration from 0.15 N to 0.39 N, resistance due to liquid phase reaction could be neglected. In addition, there was a limitation of maximum flux obtained. Two dimensional model of membrane contactor shown that model based on membrane as a porous cylinder was more suitable with Brinkman-Darcy Model approximation. Furtermore, it was concluded that the effective fiber length is 0.19 m.